《超大规模集成电路技术基础》

第一章　硅的晶体结构5

1.1　硅晶体结构的特点5

1.2　硅晶体中的缺陷和杂质10

1.2.1　点缺陷10

1.2.2　线缺陷12

1.2.3　面缺陷和体缺陷13

1.2.4　硅中的杂质13

1.2.5　杂质在硅晶体中的溶解度16

1.3切克劳斯基（CZ）晶体生长17

1.3.1　晶体生长理论17

1.3.2　晶体生长规范21

1.3.3　杂质和缺陷的考虑24

1.3.4　晶体的特性和检验26

1.4　硅的整形27

1.4.1　整形加工27

1.4.2　腐蚀29

1.4.3　抛光30

1.5　小结与展望32

参考文献35

第二章　光刻37

2.1　光刻工艺流程38

2.1.1　光刻胶38

2.1.2　涂胶39

2.1.3　前烘（软烤）40

2.1.4　曝光41

2.1.5　烘烤42

2.1.6　显影42

2.1.7　坚膜42

2.2　分辨率43

2.3　紫外线曝光44

2.4　X射线曝光与电子束曝光46

2.4.1　X射线曝光46

2.4.2　电子束曝光47

2.5　小结与展望48

参考文献49

第三章　掺杂50

3.1扩散51

3.1.1 固体中的扩散模型51

3.1.2　菲克一维扩散模型52

3.2　测量技术56

3.2.1　结深和薄层电阻56

3.2.2　剖面分布测量57

3.3 离子注入61

3.3.1　原理62

3.3.2　设备66

3.3.3　工艺技术72

3.3.4　应用74

3.4　小结与展望75

参考文献77

第四章　氧化及热处理80

4.1　二氧化硅的结构及性质80

4.1.1　结构80

4.1.2　二氧化硅的主要性质81

4.1.3　二氧化硅的掩蔽作用82

4.2　硅的热氧化85

4.2.1　干氧氧化86

4.2.2　水汽氧化86

4.3　椭偏光法测量二氧化硅薄膜厚度87

4.2.3　湿氧氧化87

4.4热处理90

4.4.1　退火90

4.4.2　硅化反应90

4.4.3　熔流91

4.4.4　固化91

4.5　快速热处理91

4.6　小结与展望93

参考文献94

5.1.2　形成晶核96

5.1.1　沉积现像96

第五章　薄膜工艺基础与物理气相沉积96

5.1　薄膜沉积原理96

5.1.3　晶粒成长99

5.1.4　聚结99

5.1.5　缝道填补与沉积膜成长100

5.1.6　杂质的影响101

5.1.7　沉积理论总结101

5.2　超大规模集成电路中的铝膜102

5.2.1　Al/Si接触及其改进103

5.2.2　电迁移现像109

5.3　物理气相沉积（PVD）114

5.4.1　辉光放电的性质115

5.4　溅射沉积115

5.4.2　溅射物理117

5.4.3　溅射沉积膜的生长121

5.4.4　射频溅射122

5.4.5　磁控溅射125

5.4.6　偏置溅射128

5.4.7　阻挡金属的溅射镀膜129

5.4.8　钛的应用130

5.5　溅射沉积镀膜设备131

5.6　小结与展望133

参考文献135

6.1.1　复相生产薄膜的过程137

第六章　化学汽相沉积（CVD）137

6.1　化学汽相沉积原理137

6.1.2　Grove模型138

6.1.3　边界层与质量转移系数139

6.2　外延141

6.3　介电材料CVD144

6.3.1　二氧化硅144

6.3.2　磷硅玻璃与硼磷硅玻璃148

6.3.3　氮化硅150

6.4　多晶硅CVD151

6.4.1　沉积变量151

6.4.2　结构153

6.4.3　掺杂多晶硅154

6.4.4　多晶硅的氧化155

6.4.5　多晶硅的性质156

6.5　金属材料CVD156

6.5.1　硅化钨157

6.5.2　钨158

6.6　CVD反应室159

6.6.1常压及亚常压化学汽相沉积反应室159

6.6.2　低压化学汽相沉积（LPCVD）反应室159

6.6.3　等离子体增强型化学汽相沉积（PECVD）反应室161

6.7　小结与展望161

参考文献163

第七章　刻蚀166

7.1超大规模集成电路对图形转移的要求166

7.2　等离子体增强刻蚀（干法刻蚀）原理168

7.3　二氧化硅的刻蚀169

7.3.1　氧的作用169

7.3.2　氢的作用170

7.3.3　选择性170

7.3.4　反应气体171

7.4　氮化硅的刻蚀172

7.5　多晶硅化金属（Polycide）的刻蚀172

7.6　铝及铝合金的刻蚀173

7.6.1　铝的刻蚀174

7.6.2　硅与铜的去除174

7.6.3　铝合金的腐蚀175

7.7　钨的回蚀175

7.8　湿法刻蚀177

7.9　终点检测和损伤178

7.9.1　光发射分光仪法178

7.9.2　激光干涉测量法178

7.9.3　等离子体引起的损伤179

7.9.4　等离子体工艺引起的微粒污染179

7.10　小结与展望180

参考文献181

第八章　平坦化及多重内连线工艺183

8.1　旋涂玻璃法（SOG）183

8.2　化学机械抛光（CMP）189

8.3　多重金属化198

8.4　小结与展望205

参考文献207

第九章　超大规模集成电路工艺汇总210

9.1　简介210

9.2　超大规模集成电路基本工艺模块及器件210

9.2.1简介210

9.2.2 阱结构211

9.2.3　隔离213

9.2.4　漏极工程215

9.2.5　浅结218

9.2.6 自对准硅化219

9.2.7　局部互连220

9.2.8　自对准结构和接触222

9.2.9　多层互连222

9.3　CMOS技术223

9.3.1　简介223

9.3.2　生产工艺流程224

9.3.3　特殊考虑226

9.4.1　简介228

9.4　双极技术228

9.4.2　标准双极工艺229

9.4.3 自对准双极结构和生产229

9.4.4　特殊考虑231

9.5　BiCMOS技术233

9.5.1　简介233

9.5.2　不同的工艺设计方法233

9.5.3　生产工艺流程233

9.5.4　特殊考虑238

9.6　MOS存储器技术239

9.6.1 动态随机存取存储器（DRAM）工艺技术239

9.6.2　静态随机存取存储器（SRAM）工艺技术241

9.6.3　软错记的考虑244

9.6.4　其它存储器技术246

9.7　超大规模集成电路生产工艺汇总的考虑246

9.7.1　简介246

9.7.2　设计规则246

9.7.3　封装密度247

9.7.4　台阶高度247

9.7.5　工艺窗口和工艺灵敏度247

9.7.6　工艺参数监视248

9.8　小结与展望249

参考文献251